Системи телевізійного спостереження

 

Одна з відмінностей систем охоронного телебачення від інших систем безпеки полягає в унікальності побудови практично кожної відеосистеми (у порівнянні, наприклад, з системами охоронної, пожежної або автомобільної сигналізації, що складаються з програмувального контролера й набору стандартним чином датчиків, що підключаються, і що виробляють дворівневі цифрові сигнали).

Проектування охоронного телебачення містить у собі початковий вибір її конфігурації відповідно до вимог ТЗ, підбір необхідних приладів і аксесуарів, вибір варіанта їх підключення й коректування конфігурації відеосистеми відповідно до параметрів реально існуючого на ринку систем безпеки встаткування.

5.1 Відеокамери

 

Основні положення

 

Основою сучасної відеокамери є так звана ПЗЗ- матриця (ПЗЗ – прилад з зарядовим зв'язком) – прямокутна світочутлива напівпровідникова пластинка з відношенням сторін 3:4, що перетворює падаюче на неї світло в електричний сигнал. Райдужну поверхню ПЗЗ-матриці можна побачити через отвір, у який вкручується об'єктив (більшість відеокамер стандартного прямокутного дизайну поставляється без об'єктивів). Від ПЗЗ-матриці, що використовується, пішла назва " ПЗЗ-відеокамера" (на відміну від перших телекамер, що використовують передавальні трубки).

ПЗЗ–матриця складається з великої кількості фоточутливих елементів пікселів – елементів зображення, про що нерідко вказується в паспорті на відеокамеру (наприклад, 752 х 582). Зрозуміло, що чим більше елементів перетворення, тим менш помітною буде дискретність результуючого зображення. Для того, щоб підвищити світлову чутливість кожного елементу, нерідко формують спеціальну структуру, що створює мікролінзу перед кожним елементом.

Для одержання кольорового зображення перед елементами формуються мікрофільтри основних кольорів R, G, B (очевидно, що для кольорових відеокамер кількість результуючих елементів буде в 3 рази менша, ніж у чорно-білих відеокамер, а чутливість нижча).

Відеокамери характеризуються спеціальним параметром, що називається формат ПЗЗ- матриці (format)– це не щось інше, як округлене значення довжини діагоналі ПЗЗ-матриці, виражене в дюймах (рис.5.1). Наприклад, найпопулярніша в наш час матриця 1/3 дюйма має розміри: (4,8 х 3,6) мм. Існують також матриці 1" – (12,8 х 9,6) мм, 2/3" – (8,8 х 6,6) мм, 1/2" – (6,4 х 4,8) мм, 1/4" – (3,6 х 2,7) мм, причому тенденція така, що розміри матриці в сучасних відеокамерах стають все меншими (це економічно вигідно), а роздільна здатність і чутливість відеокамер практично не погіршуються.

 

 

 

Рисунок 5.1 – Формат ПЗЗ- матриці

 

 

Знання формату ПЗЗ-матриці необхідно для вибору необхідного об'єктива – діаметра окружності, у якій відображається сфокусоване об'єктивом зображення, що є діагоналлю матриці (оскільки матриця має форму прямокутника, вона займає лише частину кругового зображення; якщо формат матриці й об'єктива збігаються, прямокутник матриці точно вписується в коло). Відзначимо, що якщо відеокамера поставляється зі своїм об'єктивом, то інформація про формат ПЗЗ-матриці в документації на відеокамеру є зайвою.

Вибираючи відеокамеру, необхідно, в першу чергу, визначитися – відеокамера має бути кольоровою або чорно-білою, а це, у свою чергу, безпосередньо випливає з технічного завдання на відеосистему. Слід зазначити, що в одній і тій же системі можна одночасно використовувати й кольорові, і чорно-білі відеокамери (якщо є така необхідність). Наприклад, уся відеосистема кольорова, і серед відеокамер є так зване відеовічко (чорно-біла відеокамера з надшироковугловою оптикою, що встановлюється у вхідних дверях) – при цьому зображення на кольоровому відеомоніторі (або телевізорі) від відеовічка буде чорно-білим. Або, приміром, вся відеосистема (включаючи відеомонітор) чорно-біла, а одна відеокамера кольорова – всі зображення будуть чорно-білими.

Як уже зазначалося, чорно-білі відеокамери чутливіші (тобто можуть працювати при меншій освітленості, майже в повній темряві) і мають кращу роздільну здатність, ніж кольорові відеокамери (тобто вони здатні розрізняти дрібніші деталі й віддалені об'єкти); до того ж, що суттєво, чорно-білі відеокамери набагато дешевші.

Кольорові відеокамери мають усього одну, але дуже істотну перевагу – високу інформативність. І це часом є вирішальним аргументом, незважаючи на їх порівняно високу вартість, а також залежність якості зображення від типу джерела світла.

 

 

Роздільна здатність

 

Роздільна здатність (Resolution) є однією з найважливіших характеристик систем відеоспостереження. Вона характеризує здатність відеосистеми розрізняти дрібні деталі й віддалені предмети. Роздільна здатність виміряється в так званих телевізійних лініях (ТВЛ) – кількості помітних на екрані відеомонітора чорних і білих штрихів мінімальної товщини. Чим більше це значення, тим дрібніші деталі й більш віддалені предмети можна спостерігати (що особливо важливо поза приміщеннями). Наприклад, чорно-біла відеокамера з 600 ТВЛ краще, ніж з 380 ТВЛ (першу відносять до відеокамер високого розділення, другу – стандартного розділення).

Треба відзначити, що до паспортних даних постачальників відеокамер варто відноситися дуже обережно. Так, результати вимірів ряду японських, корейських і тайванських відеокамер показали, що в окремих випадках їх реальна роздільна здатність становила 360 ТВЛ (проти заявлених у паспортах 380 ТВЛ, 420 ТВЛ і навіть 460 ТВЛ).

Варто підкреслити, що роздільна здатність відеокамери в першу чергу визначається параметрами ПЗЗ-матриці, тому роздільна здатність чорно-білих відеокамер вище роздільної здатності кольорових відеокамер. Крім того, на роздільну здатність впливає ширина смуги пропущення тракту відеосигналу. Орієнтовне значення необхідної для передачі відеосигналу верхньої граничної смуги тракту (Мгц) можна одержати розподілом значення роздільної

здатності (ТВЛ) на число 80. Наприклад, якщо потрібна роздільна здатність 420 ТВЛ, то смуга пропущення має бути: 420: 80 = 5,25 (Мгц).

Відзначимо, що абсолютна більшість кольорових охоронних відеосистем, що експлуатуються, працюють в стандарті PAL. Як правило, ширина смуги пропущення тракту відеосигналу в цих системах становить близько 5 Мгц.

Що стосується результуючої роздільної здатності всієї відеосистеми, то на її значення впливають параметри всіх вхідних у систему елементів: відеокамер, об'єктивів, підсилювачів, пристроїв обробки відеосигналів, відеомоніторів, пристроїв відеозапису, кабелів. При цьому загальна роздільна здатність буде гіршою від гіршої роздільної здатності елементів, що входять у відеосистему. Наприклад, якщо відеокамера з роздільною здатністю 420 ТВЛ, кабелем з'єднана з відеомонітором, у якого роздільна здатність 800 ТВЛ, то результуюча роздільна здатність буде, наприклад, 390 ТВЛ або 350 ТВЛ, але ніяк не дорівнюватиме 420 ТВЛ.

 

 

Мінімальна освітленість

 

Другим за важливістю параметром відеокамер можна назвати мінімальну освітленість – Minimum illumination (чутливість – Sensitivity), що характеризує здатність відеокамери спостерігати об'єкти в темряві (виміряється в люксах –лк). Чим менше це значення, тим вище якість відеокамери (обстановка на об'єкті стає темнішою, а зображення ще помітне). Для підвищення чутливості сучасних відеокамер використовують такі прийоми, що забезпечують їх адаптацію до умов освітленості:

– у чорно-білих відеокамерах при низькій освітленості відбувається перемикання в режим зниженої роздільної здатності або зростання часу нагромадження зарядів, що спричиняє змазування об'єктів, що рухаються (чутливість зміщується або на роздільну здатність, або на швидкодію),

– кольорові відеокамери при низькій освітленості автоматично переходять у режим чорно-білого зображення.

 

 

Параметри відеокамер

 

Крім розглянутих, існують й інші параметри, що характеризують відеокамеру. Розглянемо їх.

Відношення сигнал/шум (S/N Ratio, Signal/Noise) вказує на ступінь прояву "снігу" на зображенні (наприклад, при відношенні сигнал/шум 60 дБ шум практично відсутній, 50 дБ – шум ледь помітний або непомітний, 40 дБ – шум помітний, 30 дБ – сильні шуми, 20 дБ – зображення губиться в шумах. Реальні виміри японських, корейських і тайванських відеокамер показали значення цього параметра від 32 дБ до 42 дБ (проти заявлених у паспортах 46...48 дБ).

Система автоматичного регулювання підсилення (Gain Control) служить для стабілізації вихідного відеосигналу на рівні близько 1 В. Проте, як уже зазначалося, реально на виході відеокамер розмах відеосигналу 1 В буває вкрай рідко (він може дорівнювати 500 мВ і навіть менше). У деяких відеокамерах система АРП відключається, що в ряді випадків є досить корисним (щоб не погіршувалося співвідношення сигнал/шум). Глибина АРП у різних відеокамер може бути від 12 дБ до 30 дБ.

Гамма-корекція (Gamma Correction) – параметр (звичайно дорівнює 0,45), який вказує на те, що у відеокамеру свідомо вводиться нелінійна залежність вихідного відеосигналу від освітленості об'єкта (тобто, якщо освітленість об'єкта змінюється поступово, через рівні збільшення, то сходи вихідного сигналу будуть неоднакові за розмахом). Це робиться для компенсації нелінійної залежності яскравості світіння кінескопа у відеомоніторі від напруги, що модулюється (інакше темні місця мали б менше градацій, ніж світлі). У деяких відеокамерах є перемикач гамми 0,45 або 1,0. Зміни на екрані від такого перемикання не досить помітні; частіше цей перемикач-установник починає судорожно перемикати, коли відеосигнал взагалі пропадає.

Компенсація зустрічного засліплення (BLC – Back Light Compensation) – забезпечує глибшу проробку в контрастному світлі. Тобто звичайна відеокамера, у якої немає такої функції, працює на усереднену освітленість у полі зору. Якщо при цьому на об'єкті є дуже яскраво освітлені ділянки, то за рахунок електронного затвора вони, звичайно, будуть не настільки яскравими, але при цьому яскравість і темних ділянок зменшиться, а це може призвести до повної нерозрізненості.

Синхронізація відеокамер (Synchronization) потрібна, коли кількість відеокамер у відеосистемі більше однієї й в основному в тих випадках, коли використовуються відеокомутатори. Справа в тому, що при перемиканні не синхронізованих між собою відеокамер може відбуватися тимчасовий зрив кадрової синхронізації відеомонітора ("кадри повзуть" кілька секунд після перемикання відеокамер), що не може не стомлювати оператора.

В Україні й у деяких закордонних країнах діє стандарт (CCIR):

– частота полів (напівкадрів): 50 Гц,

– частота кадрів: 25 Гц,

– період проходження рядкових синхроімпульсів: 64 мкс,

– черезрядкова розгортка, 625 рядків.

Відзначимо, що всі виробники серед основних параметрів (таких, як гамма-корекція, вихідний сигнал 1 В, черезрядкова розгортка) вказують і внутрішню синхронізацію (Internal), незважаючи на те, що вона є в усіх без винятку відеокамерах (з використанням кварцового резонатора).

Зовнішня синхронізація (External) – V–lock (кадрової розгортки) або Gen lock (кадрової й рядкової розгорток) актуальна для відеокамер, що живляться від джерела постійного струму, причому з цією метою може використовуватися або відеосигнал від однієї з відеокамер, або синхросуміш, що виробляється спеціальним приладом – синхронізатором. Зрозуміло, що для цього на відеокамері має бути додатковий роз’єм.

Для відеокамер з мережним живленням зручною є синхронізація від мережі змінного струму (LL – Line–Lock). Відзначимо, що саме синхронізація від мережі дозволяє позбутися такого дефекту. Якщо там, де встановлені відеокамери, використовуються лампи денного світла, то на зображенні може з'являтися яскрава модуляція (екран повільно світлішає, а потім зображення поступово стає нормальним). Подібний дефект проявляється далеко не з усіма лампами денного світла й безпосередньо людським зором у приміщенні не відчувається. Відеокамери з синхронізацією від мережі допускають підстроювання фази – як опорний сигнал найпростіше взяти відеосигнал від однієї з відеокамер, а інші відеокамери варто підстроювати по ній. З цією метою можна використовувати або двопроменевий осцилограф (контроль взаємного положення кадрових синхроімпульсів), або екран відеомонітора, на роз’єми наскрізного проходу якого подаються відеосигнали від двох відеокамер (регулюванням частоти кадрів домагаються появи темних горизонтальних смуг, які відповідають кадровим імпульсам, що гасяться, а потім підстроюванням домагаються їх збігу). Нерідко параметри синхроімпульсів у реальних відеокамерах виходять за межі, обумовлені стандартами – звідси можливі проблеми щодо сумісності з відеомоніторами й пристроями, що використовують оцифровування відеосигналу (роздільниками екрана, платами введення відео в комп'ютер та ін.).

Баланс білого є специфічним параметром кольорових відеокамер; він служить для правильної передачі кольору зображення на об'єкті при різних типах джерела освітлення, до яких кольорові відеокамери досить чутливі (особливо, до ламп денного світла). Діапазон калориметричних температур, що вказується при цьому, (наприклад, 2700 К...10000 К) відповідає діапазону регулювань.

Нагадуємо, що абсолютна більшість експортованого в Україну встаткування для кольорових систем охоронного телебачення виконано в стандарті PAL.

Як напруга живлення (Power Supply) відеокамер використовується або низьковольтна напруга постійного струму DC (найчастіше 12 В), або сіткова напруга AC 220 В. При живленні від 220 В, як уже вказувалося, зручно використовувати синхронізацію від мережі. Крім того, напруга 220 В, так би мовити, завжди під рукою, а якщо відеокамера має бути встановлена на вулиці в термокожусі, та цю напругу зручно використовувати й для живлення підігріву, і для живлення відеокамери. Щоб уникнути перекручувань на екрані відеомонітора, рекомендується живити всю систему охоронного телебачення від однієї фази мережі 220 В. Якщо ж відеокамери встановлені на значній відстані й підключаються до найближчих щитків або розеток, але при цьому виникають перекручування, то можна використовувати розділові трансформатори.

Для відеокамер з живленням від джерела постійної напруги можна використовувати загальний блок живлення, але варто пам'ятати, що:

– може знадобитися досить потужний блок живлення й дріт великого перетину;

– можлива поява зв'язку між відеокамерами через загальне джерело живлення (на екрані відеомонітора з'являються перекручування за рахунок проникнення відеосигналів з каналу в канал);

– при виході з ладу блока живлення або ушкодження загальних дротів виходить з ладу вся відеосистема.

Тому деколи зручніше використовувати мережний адаптер для кожної відеокамери. Відзначимо, що відеокамери з широким діапазоном припустимих живлячих напруг (наприклад, 8 В...15 В) мають очевидну перевагу перед відеокамерами, критичними до цього параметра. На об'єктах, де ймовірні відключення живлячої напруги, варто передбачити організацію безперебійного живлення (зміни напруги можуть викликати вихід відеокамер з ладу). Крім того, якщо відбулося відключення живлення вуличної відеокамери, причому навколишня температура досить низька, то після подачі напруги вона може не ввімкнутися.

Конструктивне виконання відеокамер припускає такі можливі варіанти конструкції:

– відеокамери в стандартному корпусі;

– відеокамери мініатюрні ("квадрати", циліндричні, купольні, кулі);

– відеокамери вуличні (як правило, вмонтовані в термокожухи, з кронштейном);

– відеокамери безкорпусні;

– дверні відеовічки (відеокамери зі надшироковугловим об'єктивом без регулювання діафрагми, що встановлюються у вхідні двері);

– вибухобезпечні відеокамери (їх конструкція виключає утворення електричної іскри, що дозволяє використовувати їх у спеціальних приміщеннях);

– відеокамери спеціального дизайну;

– WEB-відеокамери;

– швидкісні поворотні відеокамери;

– відеокамери від міні-відеосистем (з інфрачервоним підсвічуванням, мікрофоном і гучномовцем).

Особливість купольних (стельових відеокамер) – можливість використання темного світлофільтра (при цьому відвідувач не зможе визначити, куди спрямована відеокамера). Безкорпусні й мініатюрні відеокамери, як правило, поставляються з вбудованим мікрооб'єктивом (але існують варіанти поставки й без об'єктива, з CS-кріпленням під стандартний об'єктив).

Вид кріплення об'єктива (Lens Mount): "C" або "CS" – визначає конструктивне з'єднання відеокамери й об'єктива

 

 

Рисунок 5.2 – Варіант кріплення об'єктива типу «С»

 

Існує два варіанти кріплення відеокамер на відстані від місця розташування ПЗЗ-матриці до об'єктива, що встановлюється. Варіанти С і CS відрізняються цією відстанню у 5 мм. Відповідно до цього випускаються й об'єктиви С і CS-кріплення (рис 5.2, 5.3).

 

 

 

Рисунок 5.3 – Варіант кріплення об'єктива типу «СS»

 

Щоб зображення було чітко сфокусовано на ПЗЗ-матриці, необхідно, щоб з відеокамерою С експлуатувався об'єктив С, а з відеокамерою CS – об'єктив CS. Можливий єдиний варіант змішаного з'єднання: з відеокамерою CS може використовуватися об'єктив C, але за умови, що між об'єктивом і відеокамерою встановлене спеціальне перехідне кільце С/CS (C/CS adapter).

Зміст останньої умови полягає в такому. При установці об'єктива з CS-кріпленням на відеокамеру, розраховану на C-кріплення (рис 5.4), зображення виявляється сфокусованим перед площиною ПЗС-матриці, а на самій ПЗЗ-матриці буде розфокусованим, що, звичайно, неприпустимо.

 

 

 

Рисунок 5.4 – Установка об'єктива з CS-кріпленням на відеокамеру, розраховану на C-кріплення

 

При використанні об'єктива з С-кріпленням і відеокамери з CS-кріпленням зображення виявляється сфокусованим за площиною ПЗЗ-матриці (рис 5.5), що також неприпустимо.

 

 

Рисунок 5.5 – Установка об'єктива з C-кріпленням на відеокамеру, розраховану на CS-кріплення

 

Однак при установці C/CS-кільця між об'єктивом і відеокамерою, зображення виявляється сфокусованим у площині ПЗЗ-матриці (рис. 5.6).

 

Рисунок 5.6 – Використання C/CS-кільця

 

Деякі відеокамери мають вбудоване різьбове кільце з більшим ходом, що дозволяє відмовитися від використання CS-кільця й гарантує гарне фокусування (функція Back Focus). Наприкінці відзначимо різноманітність функцій існуючих відеокамер:

– для роботи у вуличних умовах;

– для установки під водою (на глибині до декількох метрів);

– кольорові відеокамери з композитним відеосигналом і S–VHS;

– кольорові відеокамери Day/Night з перемиканням у чорно-білий режим при зниженій освітленості;

– відеокамери з живленням через коаксіальний кабель;

– відеокамери з можливістю дзеркального відображення (використовується для дзеркала заднього виду автомобіля);

– відеокамери з можливістю передачі відеосигналів комп'ютерною мережею, телефонною лінєю, з записом на вбудований жорсткий диск.

 

5.2 Об'єктиви

 

Об'єктиви характеризуються такими параметрами.

Формат об'єктива (format of the lens, image size) – це, по суті, позначення того розміру ПЗЗ-матриці відеокамери, з якою даний об'єктив має працювати. Інакше кажучи, формат – це приблизна довжина в дюймах діаметра, сфокусованого на площині зображення (він же є діагоналлю вписаного в цю окружність прямокутника зі співвідношенням сторін 3:4). Цей прямокутник – поверхня ПЗЗ-матриці.

Однією з вимог конструктивного з'єднання об'єктива й відеокамери є відповідність їх форматів. Відзначимо, що можливе використання об'єктива більшого формату, установленого на відеокамеру меншого формату (але не навпаки, інакше на екрані відеомонітора можуть з'явитися затемнення на краях екрана). Переваги такої установки в тому, що в цьому випадку використовується центральна частина об'єктива, де якість обробки поверхні краща, ніж на периферії, завдяки чому роздільна здатність виявляється вищою. Недолік – зменшується світлосила об'єктива, тому що звужується його діаметр, що ефективно використовується.

Розглянемо ситуацію, коли на відеокамеру формату 1/3 був установлений об'єктив формату 1/3, наприклад, L8 1.3/CS. У каталозі вказується, що кут огляду системи " відеокамера–об'єктив" по горизонталі в цьому випадку буде 33,40°. Якщо викрутити даний об'єктив і замість нього вкрутити об'єктив формату 2/3 S8 1.3C, то кут огляду системи " відеокамера–об'єктив" виявиться тим же самим, тобто 33,40°. І це зрозуміло – фіксованою є фокусна відстань (8 мм) і фіксовані розміри матриці. Зменшилася тільки робоча область об'єктива, оскільки він був розрахований на хід променів, що формують більше зображення (формату 2/3).

Можлива ситуація, коли є відеокамера з об'єктивом, що відповідає ПЗС-матриці (наприклад, формат 1/3, фокусна відстань 8 мм) і потрібно цю відеокамеру замінити відеокамерою іншого формату (наприклад, 2/3) з об'єктивом формату 2/3, але таким чином, щоб кут огляду при цьому не змінився. Орієнтовно розрахувати необхідну фокусну відстань в цьому випадку можна з використанням відносин форматів:

 

8 мм х (2/3: 1/3) = 16 мм.

 

Для точного розрахунку варто обрати відносини не форматів, а однойменних сторін матриць.

Фокусна відстань у мм (focal lenght) визначає кут огляду відеокамери в цілому (чим більша фокусна відстань, тим менший кут огляду й тим крупніше відображається об'єкт спостереження). Відзначимо, що кут огляду відеокамери по горизонталі істотно ширше кута огляду по вертикалі, що варто враховувати при аналізі "мертвої зони" під відеокамерою.

Вибір об'єктива за фокусною відстанню здійснюється на підставі вимог необхідного кута огляду (angle of view) або, що практично те ж саме, відстані до об'єкта спостереження (object distance) і горизонтального (horizontal) або вертикального (vertical) поля зору (field of view). Очевидно, що перед цим необхідно визначити необхідну кількість і тип відеокамер, що забезпечують мінімум так званих "мертвих зон" при найменшому взаємному перекритті робочих зон.

Зауваження:

– для однакових форматів більшій фокусній відстані відповідає менший кут огляду;

– для відеокамер з об'єктивами відповідного формату й однакових фокусних відстаней більшому формату відповідає більший кут огляду;

– при установці об'єктива більшого формату на відеокамеру з матрицею меншого формату кут огляду визначається фокусною відстанню об'єктива й розміром матриці, тобто дорівнює куту огляду штатного об'єктива для даної матриці.

Фокусну відстань, яку треба знайти, можна отримати теоретично або практично.

Теоретичними методами є:

– аналітичний (наприклад, з пропорції: відношення фокусної відстані f щодо відстані до об'єкта l дорівнює відношенню довжини ПЗЗ-матриці h до горизонтального поля зору H): f/l = h/H;

– графічний – графіки або номограми (рис 5.7), побудовані на підставі цього співвідношення:

 

Рисунок 5.7 – Табличний (для визначення фокусної відстані об'єктива 1/3)

 

Таблиця 5.1 – Таблиця для визначення фокусної відстані

 

Поле зору по обрій, м   Відстань до об'єкта, м                                   4,8 2,4 1,6                             9,6 4,8 3,2 2,4 1,9                         14,4 7,2 4,8 3,6 2,9                         19,2 9,6 6,4 4,8 3,8 1,9                           8,0 6,0 4,8 2,4 1,6                             9,6 4,8 3,2 2,4                           14,4 7,2 4,8 3,6 2,4                         19,2 9,6 6,4 4,8 3,2 2,4                       28,8 14,4 9,6 7,2 4,8 3,6 2,9 2,4                   38,4 19,2 12,8 9,6 6,4 4,8 3,8 3,2 2,7 2,4                       8,0 6,0 4,8 4,0 3,4 3,0 2,7 2,4               19,2   9,6 7,2 5,8 4,8 4,1 3,6 3,2 2,9               22,4 16,8 11,2 8,4 6,7 5,6 4,8 4,2 3,7 3,4               25,6 19,2 12,8 9,6 7,7 6,4 5,5 4,8 4,3 3,8               28,8   14,4 10,8 8,6 7,2 6,2 5,4 4,8 4,3                       9,6 8,0 6,9 6,0 5,3 4,8

 

У деяких випадках ураховується 10%-е зменшення зображення на екрані за рахунок зворотного ходу розгорнення відеомонітора.

Практичними методами є:

– використання спеціального оптичного видошукача (фокусна відстань, що шукається, зчитується з конусної шкали);

– використання переносного відеомонітора, відеокамери й набору об'єктивів.

Об'єктиви випускаються як з постійною фокусною відстанню (fixed focal length), так і зі змінною, причому їх регулювання може бути як ручним (vary–focal lenses), так і дистанційно керованим (zoom lenses).

Варіооб'єктиви з ручним керуванням звичайно дозволяють змінювати фокусну відстань приблизно в 2 рази, що забезпечує настроювання кута огляду відеокамери на оптимальне зображення. Варіооб'єктиви з сервокеруванням, інакше трансфокатори (motorized zoom), дозволяють змінювати фокусну відстань у межах від 6 до 34 разів. Вони можуть застосовуватися на об'єктах, де при відеоспостереженні потрібно час від часу дистанційно змінювати масштаб контрольованого зображення. Деякі з таких об'єктивів мають функцію попередньої установки (presets) – за сигналом тривоги автоматично відбувається швидка установка заздалегідь заданої фокусної відстані.

Відносний отвір визначає світловий потік, що досягає ПЗЗ-матриці. Зазначимо, що позначення F1.2 називають aperture (відношення фокусної відстані до ефективного діаметра об'єктива), а відносним отвором називають зворотну величину (1:1.2), однак нерідко пишуть спрощено: відносний отвір F1.2. Чим менше це значення, тим краще (тим суттєвішою є система відеокамера–об'єктив), тобто, наприклад, об'єктив з F1.4 краще в порівнянні з об'єктивом з F2.0, тому що дозволить одержати краще зображення в умовах малої освітленості. Використання так званих асферичних об'єктивів (aspheric lens) c F0.8 дозволяє підвищити результуючу чутливість приблизно в 3 рази в порівнянні з використанням об'єктивів F1.4.

За типом діафрагми (iris), тобто механізму регулювання минаючого світлового потоку, об'єктиви поділяються на:

– об'єктиви без регулювання діафрагми (without iris) – для приміщень з постійним рівнем освітленості;

– з ручним регулюванням діафрагми (manual iris) – у приміщеннях з постійним рівнем освітленості (забезпечують можливість оптимального підстроювання);

– з автоматичним регулюванням діафрагми (auto–iris) – для установки поза приміщеннями й у приміщеннях зі змінюваною освітленістю, причому регулювання може здійснюватися або відеосигналом (video) – задіяні три контакти рознімання з чотирьох, або сигналом постійного струму (DC або DD) – використовуються всі чотири контакти.

Розширення динамічного діапазону регулювань діафрагми можна досягти забезпеченням максимально щільного закриття об'єктива. З цією метою використовують вбудований нейтрально сірий фільтр–пляму (ND spot filter), розміщений у центральній частині об'єктива (при відкритому об'єктиві він практично не впливає на проходження світлового потоку, але помітно зменшує його при малому розкритті зіниці об'єктива).
Об'єктиви з діафрагмою, що керуються сигналом постійного струму, економічніші, а за технічними характеристиками ідентичні аналогічним об'єктивам, що керуються відеосигналом.

Якщо необхідно перевірити працездатність механізму автодіафрагми, то це можна виконати в такий спосіб. Необхідно кабелем підключити об'єктив до робочої відеокамери, але не накручувати об'єктив на відеокамеру, а дивитися крізь нього на просвіт – об'єктив буде закритий. Потім варто закрити отвір відеокамери – якщо об'єктив робочий, то на просвіт буде видно, як відкриється зіниця (відеокамера "подумала", що навколо стало темно).
Відзначимо, що у варіоо б'єктивів з сервокеруванням може бути або автодіафрагма (операторові не потрібно протягом доби налагоджувати яскравість зображення), або дистанційно керована діафрагма (при цьому в ряді випадків можна одержати якість зображення кращою, ніж з автодіафрагмою).

Глибина різкості (depth of field) – зона перед областю і за нею, що фокусується, у межах якої всі предмети залишаються сфокусованими. Глибина різкості тим більше, чим більше значення відносного отвору. Короткофокусні об'єктиви мають більшу глибину різкості. Зі збільшенням відстані до об'єкта збільшується глибина різкості. Довжина зони різкості за сфокусованим об'єктом більша, ніж перед ним.

Діафрагма досить істотно впливає на глибину різкості (ми прищулюємося, коли хочемо щось розглянути) – чим більше значення відносного отвору, тим більша глибина різкості. Це, зокрема, є причиною типової помилки установника – налагоджувати об'єктив з автодіафрагмою у сонячну погоду – діафрагма автоматично прикриває об'єктив, глибина різкості більша. Увечері, після заходу сонця, зіниця об'єктива відкриється, стане зрозуміло, добре настроєний об'єктив чи ні. Реально допоможе в цій операції спеціальний нейтрально-сірий фільтр (neutral density filter) – ним при настроюванні прикривають об'єктив з автодіафрагмою, імітуючи сутінки.

Слід зазначити, що фокус при звичайному освітленні й при інфрачервоному підсвічуванні відрізняється, тому при використанні ІЧ-прожекторів варто встановлювати компромісне фокусування або використовувати спеціальні об'єктиви. Останнім часом з'явилися об'єктиви з вбудованими за периметром діодами ІЧ-підсвічування, що в ряді випадків може виявитися досить зручним при експлуатації.

MOD (Minimum object distance) – мінімальна відстань до об'єкта, при якій відтворене об'єктивом зображення виявляється сфокусованим. Широковуглові об'єктиви, як правило, мають менше значення цього параметра, ніж довгофокусні об'єктиви. Даний параметр навряд чи можна вважати актуальним для систем охоронного телебачення.

Вид кріплення об'єктива може бути C–mount або CS–mount.
Припустимо такі варіанти:

– відеокамера С-кріплення – об'єктив С-кріплення;

– відеокамера СS-кріплення – об'єктив СS-кріплення;

– відеокамера СS-кріплення – об'єктив С-кріплення з використанням спеціального перехідного кільця C/CS.

Крім стандартних об'єктивів найпопулярнішими стають мікрооб'єктиви для безкорпусних і мініатюрних відеокамер. При їх виборі варто пам'ятати, що вони можуть бути виконані зі скла, або з пластмаси (з відповідною якістю). Відзначимо, що існують мікрооб'єктиви й з автодіафрагмою.

Об'єктиви типу "вушко голки" (pin–hole), що використовуються для відеокамер з прихованою установкою, як правило, мають істотно гірше значення відносного отвору в порівнянні зі звичайними мікрооб'єктивами. Однак при використанні спеціальних об'єктивів (з 5 лінз) виробники обіцяють досить високу світлосилу й для об'єктивів pin–hole.

Зовні аналогічно об'єктивам pin–hole виглядають об'єктиви з винесеною зіницею. Їх перевага в тому, що при юстуванні таких об'єктивів, наприклад, у стіні, не потрібно точне "влучення" в отвір. Більше того, саме отвір є частиною оптичної системи такого об'єктива, відіграючи роль діафрагми. Таким чином виключаються затемнення на краях екрана відеомонітора, які супроводжують неточне юстування об'єктивів pin–hole.

 

5.3 Термокожухи

 

Термокожухи (housings) у першу чергу призначені для створення відеокамерам комфортних умов роботи (як вказувалося, відеокамери можуть працювати при температурі не нижче –10°С). Термокожухи мають бути герметичними й містити нагрівальний елемент і термореле. Завдяки цьому відеокамера може працювати нормально, навіть якщо на вулиці –20°С. Нагрівальний елемент повинен нагрівати не стільки весь об'єм усередині термокожуха, скільки переднє скло.

Зручно, коли напруга живлення нагрівального елемента така ж, як і напруга живлення відеокамери – не треба тягти додатковий кабель. Деякі термокожухи поставляються з вбудованим блоком живлення для відеокамери. Крім термозахисту відеокамер, термокожухи захищають відеокамеру від атмосферних опадів, пилу, у ряді випадків, від падаючого з дахів льоду, від вандалізму.

При виборі типорозміру термокожуха потрібно враховувати корисний об'єм усередині нього, щоб бути впевненим, що відеокамера з об'єктивом помістяться всередині. Це особливо важливо при використанні варіооб’єктивів з сервокеруванням (конструкція яких нерідко буває асиметричною, а тому габаритні розміри об'єктива ще не гарантують того, що після установки на відеокамеру він розміститься в термокожусі).

Для захисту відеокамери від виходу з ладу завдяки електричним розрядам монтаж її й об'єктива має виключати їх контакт з металом кожуха (для чого в комплекті термокожуха має бути спеціальна діелектрична пластина). Для захисту від перегріву відеокамери й засвічення об'єктива служить висувний козирок.

Кожухи відзрізняються способом відкривання – убік, назад, відгвинчуванням однієї частини. Перевагу варто віддавати кожухам, які мають відділену від основного відсіку герметичну клемну коробку, що дозволяє збирати вміст кожуха не на вітрі або під дощем, а в приміщенні; а на вулиці слід тільки підключити кабелі до клемної колодки. У кожному разі кожух має забезпечувати зручний і оперативний доступ монтажнику, що знаходиться на драбині, до відеокамери й об'єктива під час монтажу, ремонту або обслуговування.